Dansgaard–Oeschgerin tapahtuma

Question: Miksi Dansgaard-Oeschgerin tapahtumaa ennen maapallon lämpötila alkoi nousta?


Dansgaard-Oeschgerin tapahtumilla (DO-tapahtuma) tarkoitetaan viime jääkauden aikana ja lopussa tapahtuneita ilmaston muutoksia, jotka johtuivat Golfvirran äkillisestä käynnistymisestä aikaisemman jäätikön sulamisveden aiheuttaman salpautumisen jälkeen. Lämpötila saattoi nousta muutamassa kymmenessä vuodessa 9–16°C. Tutuin DO-tapahtuma oli 14700 vuotta sitten jääkauden loppuvaiheen lämpimän Bölling-kauden alussa. DO-tapahtuman jälkeen lämpötila laski yleensä melko hitaasti satojen vuosien ajan, mutta saattoi laskea nopeastikin kohti normaalia jääkausitilaa. Näitä muutoksia tapahtui voimakkaina vain jääkauden keskikylmässä vaiheessa. Ne aiheuttivat kylmän jääkauden keskelle lauhoja "suojasäitä", interstadiaaleja, joiden vaikutus tuntui eniten Atlantin seuduilla. Golfvirta pysyy käynnissä, koska Pohjois-Atlantilla sen viilentynyt, suolainen vesi vajoaa raskaampana syvyyksiin. Lämpimällä kaudella jäätiköistä sulanut suolaton vesi esti alkujaan suolaisen Golfvirran vajoamisen alas ja siten veden kierron Pohjois-Atlantilla. Kun suolaton vesi oli ajan mukana haihtunut pois, kierto saattoi taas alkaa ja tapahtui nopea lämpeneminen. Tämä taas sulatti jäätä, mikä tuotti Golfvirran pysäyttänyttä suolatonta vettä.[1] Näin tropiikista virrannut lämmin suolainen merivirta ja jäätikön kylmät suolattomat sulamisvedet tuottivat värähtelijän, jonka värähtelyjakso riippui veden haihtumisnopeudesta, joka oli hidas pohjoisessa kylmällä jääkaudella.
Tyypillinen DO-tapahtuma

DO-tapahtumien aiheuttamat lämpötilan muutokset näkyvät piikkimäisinä jääkairausnäytteiden mukaan piirretyissä lämpötilakäyrissä. Voimakkaita vastaavia heilahteluja on myös metaanikäyrissä, niin kuin myös lössikerrostumissa. DO-tapahtumat aiheuttivat myös jäävuorien pienehköä vapautumista jäätiköistä, mikä näkyy Pohjois-Atlantin kerrostumissa hiekkana, ei tosin niin suurena kuin kylmien Heinrichin tapahtumien hiekkamäärät. Jäävuorethan kuljettavat mukanaan hiekkaa, joita jäävuoriksi lohkeillut jäätikkö on hionut kallioperästä. Tyypillisessä DO-tapahtumassa lämpötila nousi maksimiinsa hyvin nopeasti ja viileni ensin hitaasti, ja sitten nopeammin. Nousu kesti vain muutaman vuoden tai kymmenen vuoden, viileneminen kohti jääkausilämpötilaa vei yleensä satoja vuosia.
DO-tapahtumia sattui viime jääkaudella 24,[2] ja niitä on syvämerikairausten mukaan sattunut aikaisemmillakin jääkausilla. Nämä nopeat lämpötilan nousut toistuivat noin 1200–1500 vuoden välein. Noin 9–16 °C asteen lämpeneminen tapahtui 1–50 vuodessa, toisin sanoen nopeasti tapahtumien toistumisväliin nähden. Lämpötila palautui ennalleen noin 100–1500 vuoden kuluttua, eli lämmittävä vaikutus saattoi olla lyhyehkö tai melko pitkä. Palautuminen tapahtumasta kesti noin 2000 vuotta.
Viileneminen ei ollut niin säännöllinen kuin lämpötilan nousu, lämpötila saattoi laskea jyrkästi tai loivasti. Lämpötila vaihteli viilenemisvaiheessa 5–6 °C noin 100–200 vuoden jaksoissa eli viileneminen oli hyvin epävakaa tapahtuma. Viileneminen ja lämpeneminen oli voimakkainta Pohjois-Atlantilla, heikompaa etelässä ja muualla maailmassa. Niillä oli taipumus olla paikallisia Pohjois-Atlantin seudun lämpenemisiä ja jäähtymisiä. DO-tapahtumat eivät näy rajuina muutoksina Etelämantereen lämpötilakäyrässä. DO-tapahtumien aikana alemmilla leveysasteilla on normaalia kosteampaa.
Jotkut väittävät DO-tapahtumien jakson olevan säännöllinen, 1470 vuotta. Yleisesti ollaan sitä mieltä, että jakso on vaihdellut.[3] DO-tapahtumalla oli taipumus olla lyhyt, mutta se saattoi olla pitkäkin. Pituus vaihteli noin 300–2000 vuoden välillä. Monesti DO-tapahtumia oli kolmen-neljän nipuissa niin, että tapahtumien kesto ja palautumisaika lyheni loppua kohden.
DO-tapahtumat tuottivat jääkaudella interstadiaaleja, lämpimiä kausia. DO-tapahtumat olivat pitkiä ja lämpimiä keskikylmässä ns Keski-Veiksel-vaiheessa MIS3. Kylmien jäätiköitymisvaiheiden MIS2 ja MIS4 DO-tapahtumat olivat heikompia ja lyhyempiä. Kun jääkausi oli vasta alullaan, DO-tapahtumia ei sattunut lainkaan.[3] Nämä jaksot kytkeytyvät pidempijaksoiseen Bondin kiertoon ja Heinrichin tapahtumiin siten että jokaista Bondin kiertoa vastaa muutama DO-tapahtuma. DO-tapahtumat on numeroitu ikäjärjestyksessä siten, että nuorin saa pienimmän numeron.
DO-tapahtuman syyt
Golfvirta tunnetaan merivirtana, joka kuljettaa lämpöä pohjoiseen. Se on osa laajempaa termohaliinikiertoa, jossa tapahtuu raskaan suolaisen veden vajoamista pohjaan ja näin syntyneen syväveden virtausta. Jäätiköiden sulamisvesien Golfvirtaa ohjaava vaikutus pohjautuu siihen, että merivirran painumiseen alas vaikuttaa veden lämpötilan lisäksi myös sen suolaisuus. Termohaliinikierto perustuu siihen, että etelästä Golfvirran mukana tullut raskas, kylmä suolainen vesi painuu alas Pohjois-Atlantilla. Tästä raskaasta vedestä tulee niin sanottua syvävettä. Jotta vesi vajoaisi alas, suolapitoisuuden on oltava korkea. Meriveden suolapitoisuutta alentaa esimerkiksi siihen satava suolaton vesi ja jäästä (mannerjäätiköstä, lauttamaisesta merijäästä, jäävuorista ja jäälautoista) sulava vesi.
Sekä hyvin lämpimässä että kylmässä ilmastossa Pohjois-Atlantin merivirta on vakaa, kylmässä heikko, lämpimässä voimakas. Kohtalaisen kylmässä Pohjois-Atlantin ympäristöön lämpöä tuoma merivirta on epävakaa, se värähtelee voimakkaan ja heikon virtauksen välillä. Tämä vaihtelu tuotti jääkauden keskivaiheella kylmiä ja lämpimiä kausia.
Auringon säteilyvaihtelujen uskotaan noin 1470 vuoden jaksoissa liipaisseen DO-tapahtumia.[4][5]
Jääkaudella vesien suolapitoisuus oli yleisesti ottaen korkeampi kuin nykyään. Jääkauden aikana keskikylmässä vaiheessa vallitsivat olosuhteet, missä melko pieni Pohjois-Atlantin pintaveden suolapitoisuuden aleneminen vaikutti termohaliinikiertoa hidastavasti noin viidesosaan.
Lämmin vaihe
Lämpimässä vaiheessa Golfvirta kulki kauas pohjoiseen Norjan rannikon ohi. Pohjois-Atlantin merivesi oli melko lämmintä ja suolaista, ja se tuotti vajotessaan runsaasti syvävettä. Lämpimän subtrooppisen ja kylmän arktisen veden raja oli pohjoisessa, samoin merijään raja ja ilmastollinen polaaririntama.
Kylmä vaihe
Kylmässä vaiheessa Golfvirta vajosi alas Islannin tai Espanjan seuduilla. Pohjoisempana Atlantilla vesi oli kylmää ja suolatonta jäätikön sulamisvesien takia. Niinpä ennen lämmintä DO-tapahtumaa lämpöä pohjoiseen kuljettava Golfvirta oli salpautunut jäätiköiden sulamisvesien takia, ja Grönlannissa ja Länsi-Euroopassa oli kylmää, koska "Pohjois-Atlantin lämpöpatterissa" ei kiertänyt vesi. Silloin oli Atlantilla 40 leveysasteen pohjoispuolella oli huomattavasti, yli 10 astetta nykyistä kylmempää kesällä ja talvella.[6] Koko maapallo viileni ainakin hieman. Erään näkemyksen mukaan kylmässä vaiheessa Golfvirtaan liittyvä termohaliinikierto oli pysähdyksissä Grönlanninmeren, Islannin ja Norjanmeren seuduilla ja vain Labradorinmeren termohaliinikierto oli aktiivinen.
Lämpimän vaiheen alku
Lämmin vaihe alkoi, kun Pohjois-Atlantilla vallinneessa vähäsuolaisessa vedessä oli tapahtunut suolattoman veden haihtumista pois. Toisaalta suolattoman veden määrän lisääntyminen oli heikentynyt kylmässä ilmastossa. Näin vesi muuttui pohjoisessa taas painavaksi, suolaiseksi. Golfvirta alkoi kulkea taas pohjoiseen ja termohaliinikierto käynnistyi täydellä teholla.
Kylmän vaiheen alku
Lämpimänä kautena Pohjois-Atlantille vapautui jäiden sulaessa vauhdilla suuri määrä suolattomia sulamisvesiä, jotka alensivat Pohjois-Atlantin vesien suolapitoisuutta. Jäästä sulava vesi sekoittui etelästä tulevaan merivirtaan. Merivirran suolapitoisuus aleni niin, että kylmä vesi ei enää painunutkaan pohjalle Pohjois-Atlantilla ja termohaliinikierto heikkeni huomattavasti, miltei pysähtyi. Tämä viilensi Pohjois-Atlanttia, jossa ja jonka ympäristössä mm. Euroopassa meri- ja mannerjää kasvoi. Kun jäätiköiden sulamisvettä syntyi lämpenemisen seurauksena jäätiköiden sulaessa, termohaliinikierto pysähtyi hitaasti. Lämpötilan laskiessa jäämäärä kasvoi, mikä alensi lämpötilaa, koska jää heijasti valoa ja lämpöä pois.
Auringon ohjaava vaikutus
On oletettu, että Auringon säteilyssä tapahtuisi jaksollisia muutoksia, jotka ohjaisivat DO-tapahtumia.
DO-tapahtuman tarkempaa kuvausta
Tietokoneella lasketut termohaliinikierron vaiheet:
nousu: jyrkkä lämpötilan nousu -12,3 → 8, alle 100 vuodessa
lämmin vaihe, loiva lämpötilan lasku -8 - -9,5 500 vuodessa.
lasku: jyrkkä lämpötilan lasku -9,5 - -14,25
hitaahko lämpötilan lasku kohti minimiä -14,5 C noin 100 v.
loiva lämpötilan nousu noin 300 v noin 0,5 °C
loiva lämpötilan nousu noin 0,3 °C noin 500 v.
Lämpötilan ollessa ylhäällä veden suolaisuus on korkea. Lämpötilan laskiessa hitaasti vaiheessa 2) Golfvirta heikkenee noin puoleen ja lämpötilan pudotessa nopeasti vaiheessa 3) Golfvirta heikkenee puoleen tästä. Välillä 45–60 pohjoista leveyttä jäätiköiden sulamisvettä virtasi lämpimässä 2) vaiheessa noin 0,3 Sv mutta kylmässä vaiheessa 0,2 Sv. 60–75 leveysasteiden välissä virtasi kylmässä 0 ja lämpimässä vaiheessa 0,1 Sv. Tämä salpasi Golfvirran jopa 40 Sv:stä 12 Sv:iin.
Lämpötilan muutokset näkyivät eniten talvilämpötiloissa leveysasteilla 60–65 äkillisinä molempiin suuntiin. Äkillinen tarkoittaa muutamaa kymmentä vuotta. Samaan aikaan, kun Grönlannin lämpötila kohosi nopeasti, lämpötila laski hitaasti Antarktiksella ja merenpinta laski. Syväveden määrä nousi ja suolattoman veden määrä laski. Antarktiksen arvellaan saaneen lisää kosteutta pohjoisen pallonpuoliskon pohjoisten atlanttisten alueitten lämpenemisestä ja pohjoisen jään haihtumisesta. Kosteus kasvatti eteläisen pallonpuoliskon jääkenttää ja viilensi Antarktista ja sen ympäristöä.
Kun lämpötila laski hitaasti Grönlannissa, Antarktiksen lämpötila nousi ja kun Grönlannin lämpötila oli jääkausiajan kylmällä tasanteella lämpötila alkoi laskea Antarktiksellakin hitaasti. Atlantin syväveden määrä seuraili Grönlannin lämpötilakäyrää. Kun syvävettä syntyi paljon, lämpöä kuljettava termohaliinikierto toimi hyvin ja pohjoisessa, myös Grönlannissa oli lämmintä. Meren pinta seuraili ehkä Antarktiksen lämpötilakäyrää viiveellä. Jäätiköiden sulamisvedet vaihtelivat suunnilleen Antarktiksen lämpötilakäyrän tahdissa.
Jääkentän laajeneminen Atlantilla esti matalapaineiden pääsyn Pohjois-Eurooppaan. Arktisen ilman virtaus meren yllä olevan jääkentän yli ohjasi matalapaineet ja suihkuvirtauksen Euroopan eteläpuolelle, missä satoi Pohjois-Saharan seutuvilla. Merijään raja oli lämpimänä jaksona jossain Espanjan lähellä.
Jaksollisuus
Ajoitusten epätarkkuuden takia ei tiedetä ovatko DO-tapahtumat jaksollisia. Monilla alueilla ajoituksen epätarkkuus on 1000 vuoden luokkaa+/-[7] ja tällöin noin 1500 vuoden jaksojen todellinen pituus ei näy. DO-tapahtumat saattavat olla säännöllisiä 1500 vuoden jaksoissa, jakson pituus saattaa olla melko tarkoin 1470 vuotta. Toisten mielestä DO-tapahtumat ovat valejaksollisia. Joidenkin mielestä lämpötilavaihtelut ovat satunnaista "punaista kohinaa", jossa on pitkiä leveitä lämpötilan nousuja ja yhä lyhyempiä lämpötilan nousuja päällekkäin. Jäätikkögeologi Richard Alleyn mielestä stokastista resonanssia, jollainen on osin satunnainen, osin jaksollinen.[8] ja tapahtuvat noin 1000-2000 vuodessa. DO-tapahtumat jatkuivat holoseenilla heikentyneinä. Pohjois-Atlantissa ajelehti paljon jäätä 1400, 2800, 4300, 5900, 8100 ja 9500 vuotta sitten, toinen ajoitussarja menee 1400, 2900, 4100, 5800 ja 79900 vuotta sitten[9]. Nämä "tuhatvuotiset heilehtelut" pienenivät noin 8100 vuotta sitten[10]. Vuoristojäätiköissä näkyy eri pituisia vaihteluja, mm. 1500 ja 2500 vuoden jaksoja[11].
Katso myös
Termohaliinikierto
Golfvirta
Bondin kierto
Heinrichin tapahtuma
Interstadiaali
Stadiaali
Lähteet
Citation error, replace with{{cite book| author = Fagan, Brian| title = Pitkä kesä| others = Translated by Osmo Saarinen| publisher = Ajatus| year = 2008| id = ISBN 9789512075959}}
Viitteet

Aiheesta muualla

Luokka:Jäätikkötiede